Metaveículos microscópicos são impulsionados apenas pela luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2021

Metaveículos

Uma equipe das universidades Chalmers e Gotemburgo, na Suécia, vem há algum tempo misturando luz e matéria para criar coisas como um misturador de líquidos, sem hélices, movido a luz.

Agora eles criaram microrrobôs igualmente movidos por luz, mas que se destacam de demonstrações similares e dos mais comuns microveículos de propulsão química por uma inigualável capacidade de manobra.

Em vez de um motor, o pequeno veículo movido a luz possui uma metassuperfície, um arranjo ultrafino de nanoestruturas cuidadosamente projetadas e ordenadas, feitas sob medida para direcionar a luz de maneiras interessantes e incomuns.

Como essas nanoestruturas funcionam como antenas para a luz, as metassuperfícies têm demonstrado possibilidades fascinantes de uso em componentes avançados para aplicações ópticas, como câmeras, microscópios e visores eletrônicos. Mas, em vez de colocá-las sobre um objeto estacionário, Daniel Andrén e seus colegas olharam para o outro lado, investigando como as forças resultantes da mudança de momento da luz poderiam ser usadas para controlar a metassuperfície.

O princípio não é muito diferente das pinças ópticas, que renderam o Nobel de 2018, mas desta vez ele foi aplicado a pequenas placas de 10 micrômetros de largura e 1 micrômetro de espessura, colocadas sobre a água - os pesquisadores as chamam de metaveículos.

Por um processo puramente mecânico - o calor gerado pela luz não desempenha nenhum papel no efeito de movimento dos metaveículos - os veículos podem ser movidos em uma variedade de padrões ajustando a intensidade e a polarização da luz. "De acordo com a terceira lei de Newton, para cada ação há uma reação igual e oposta - isso significa que, quando a luz atinge a metassuperfície e é desviada em uma nova direção, a metassuperfície também é empurrada na outra direção. Imagine jogar bilhar, quando duas bolas se chocam e quicam em direções diferentes. Nesse caso, os fótons e a metassuperfície são como aquelas duas bolas de bilhar," explicou o professor Mikael Kall.

Ilustração do metaveículo, impulsionado por um feixe de luz, empurrando uma partícula.
[Imagem: Daniel Andrén et al. - 10.6084/m9.figshare.14270783]

Exploração de possibilidades

A equipe demonstrou que é possível controlar o movimento e a velocidade dos veículos com alto nível de precisão, incluindo mudanças bruscas de direção e realização de padrões complexos.

Os pesquisadores também experimentaram o uso dos metaveículos como transportadores, para carregar e empurrar pequenas partículas pelo tanque. Os metaveículos se mostraram capazes de transportar objetos com facilidade, incluindo uma esfera microscópica de poliestireno e uma partícula de levedura - eles até conseguiram empurrar uma partícula de poeira 15 vezes o tamanho do próprio metaveículo.

"Na exploração das forças ópticas, existem muitos efeitos interessantes que ainda não são totalmente compreendidos. Não são as aplicações que impulsionam este tipo de pesquisa, mas a exploração das diferentes possibilidades. Em uma série de diferentes estágios à frente, você nunca sabe o que irá acontecer. Mas o fato de termos mostrado como os metaveículos podem ser usados como transportadores é a aplicação potencial mais promissora, por exemplo, para mover partículas através de soluções celulares," disse Kall.

Mais tópicos